CC BY
10
УкраТнський державний лкотехшчний унiверситет
УДК 630*848 Асист. Б.Я. Бакай - УкрДЛТУ
ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ВИМОГ ДО СОРТУВАЛЬНО-ШТАБЕЛЮВАЛЬНОГО МЕХАН1ЗМУ НА БАЗ1 МАН1ПУЛЯТОРА, ОБЛАДНАНОГО ГРЕЙФЕРНИМ
ЗАХОПЛЮВАЧЕМ
Запропоновано визначення коеф1щента продуктивностi та обгрунтування тех-нолопчних вимог використання манiпулятора обладнаного грейферним захоплюва-чем на сортувально-перемiщувальних операщях. Розроблено технологiчнi умови використання модуля для виконання комплексу завантажувальних i сортувальних робiт на нижшх складах.
Ключов1 слова: коефiцieнт продуктивности грейферний захват; манiпулятор; нижнiй склад.
Assist. B. Ya. Bakay - USUFWT
Substantiation of the technological requirements to sorting and stacking to the mechanism on the basis of the manipulator with grapple
The definition of factor of productivity and substantiation of the technological requirements of use of the manipulator equipped grapple on sorting and loading operations is offered. Is developed technological conditions of use of the module for performance of a complex of works in log sort yard.
Key words: factor of productivity; grapple; manipulator; log sort yard.
Вступ
В област люоскладського виробництва один is основних напрямюв ресурсозбереження е покращення технологи виконання сортувально-перемь щувальних робгг на головному технолопчному потощ. Одним 1з шлях1в вирь шення ще! проблеми е розробка i створення сортувально-штабелювальних модул1в (СШМ) з маншуляторами, обладнаними грейферними захоплювача-ми (МОГЗ), як задовольняють сучасним вимогам люоскладського виробництва та ново! виробничо! ситуаци, що склалась на люозаго^вельних шд-приемствах [1].
Сершне виробництво сучасних манiпуляторiв з вантажним моментом 90.. .120 кНм, обладнаних грейферними захоплювачами, вщкривае принципо-во новi можливостi для мехашзаци сортування, штабелювання i вщвантажен-ня круглих лiсоматерiалiв. Функцiональнi можливостi МОГЗ дають змогу з потоку круглих лiсоматерiалiв вщокремити лiсоматерiал визначеного призна-чення та укласти його в лiсонагромаджувач з припустимою розбiжнiстю тор-цiв, тобто зробити за один цикл сортування та укладання лiсоматерiалiв у нагромаджувач, а також по мiрi !х заповнення виконати штабелювання або вщвантаження в транспортнi засоби споживача.
На основi аналiзу останнiх публiкацiй i дослiджень реалiзацil техноло-гiчних ршень з використанням гiдравлiчних манiпуляторiв [7-9], в яких запо-чатковано розв'язання дано! проблеми, видiляеться невирiшена рашше части-на проблеми використання пересувних манiпуляторiв при перемiщеннi круглих лiсоматерiалiв, яка лягла в основу дано! статл.
90
Збiрник науково-техшчних праць
1. Постановка завдання
Пщвищення продуктивносп механiзмiв i пiдтримання 11 на рiвнi, близь-кому до максимуму, може бути досягнуто за рахунок повного використання конструктивних i технологiчних можливостей механiзму. За якiсний та кшьюс-ний критери оцiнки роботи мехашзму приймаеться коефщент продуктивностi.
У цш роботi пропонуеться визначення коефiцiента продуктивност та обгрунтування технологiчних вимог використання МОГЗ на сортувально-пе-ремiщувальних роботах нижшх складiв з метою розробки i створення СШМ.
Коефiцiент продуктивност Кп використання МОГЗ, встановленого на СШМ, це вщношення необхщно! техшчно! продуктивностi манiпулятора Пн до його конструктивно! продуктивност Пк:
К. = П (!)
2. Концепщя розв'язку
Вiдповiдно до визначення [3, 5], необхщна технiчна продуктивнiсть мехашзму - це нижня межа допуску на даний показник, його допустиме зна-чення, виходячи iз задано! виробничо! програми i конкретних умов вироб-ництва. Розрахунок необхiдно! техшчно! продуктивностi виконуеться на ета-пах анашзу замовлення на проектування i розроблення механiзму. Необхiдна технiчна продуктившсть МОГЗ може бути представлена в такому виглядг
V
_ П=7 • (2)
де: V- середнш об'ем круглих лiсоматерiалiв, що перемiщуються за один цикл; г - середнiй час циклу.
Шд конструктивною продуктивнiстю механiзму розумшть продук-тивнiсть, визначену розрахунковим шляхом на пiдставi конструктивних да-них. Для МОГЗ вираз, що визначае його конструктивну продуктившсть, може бути записаний в об'емному, ваговому i штучному виглядi [2,6]. 1з враху-ванням того, що об'ем грейферного захоплювача манiпулятора може мати рiзне заповнення i технологiчно працювати в рiзних режимах, тому визначи-мо конструктивну продуктивнiсть в об'емному виглядг
¥I п
П , (3)
к г
де: ¥з - площа грейферного захоплювача; 1С - середня довжина сортиментiв; —п - коефiцiент повнодеревност пачки круглих лiсоматерiалiв.
Якщо прийняти, що середнш час циклу роботи МОГЗ г не залежить вщ його плошд заповнення, то з врахуванням (2) i (3) коефщент продуктив-ностi може бути записаний у такому виглядг
V
Кп = тг- ■ (4)
¥з1с -п
Розглянемо роботу манiпулятора в реальних технологiчних режимах. Приймемо, що у процес роботи манiпулятор з грейферним захоплювачем ви-
Украшський дсржавиии лiсoтeхнiчний yнiвeрситeт
кoнye oдне iз мoжливих завдань: сopтyвання сopтиментiв V = V1, пpи цьoмy викopистoвyeться мiнiмальна плoща захoплювача, яка дopiвнюe плoщi шпе-pечнoгo ^pera^ oднoгo сopтимента; пеpемiщення пачки сopтиментiв V = V2, вiдпoвiднo викopистoвyeться максимальна плoща гpeйфepнoгo захoп-лювача. Тoдi виpаз (4) вiдпoвiднo дo завдання сopтyвання кpyглих л^мате-piалiв набepe вигляду:
К п =i, (5)
п Fl
з c
а для штабелювання i вщвантаження:
Кп = Ff- ■ (6)
Fslc -п
З (1), (5) i (б) випливае, щo ^ефодент пpoдyктивнoстi манiпyлятopа на сopтyваннi, штабелюванш i вiдвантажeннi визначаеться вeличинoю дого нeoбхiднoï тeхнiчнoï пpoдyктивнoстi, яка залежить в oснoвнoмy вiд ^цикто-вoгo завантаження гpeйфepнoгo захoплювача. Пoвнe викopистання кoнстpyк-тивнoï пpoдyктивнoстi oбмeжyeться тeхнoлoгiчними yмoвами виpoбництва кpyглих лiсoматepiалiв.
1снуюча тeхнoлoгiя виpoбництва кpyглих лiсoматepiалiв на бiльшoстi нижнiх складiв лiсoзагoтiвeльних пiдпpиeмств пepeдбачаe iндивiдyальнe poз-кpяжyвання стoвбypiв pyчним мoтopним iнстpyмeнтoм абo нашвавтоматични-ми poзкpяжyвальними yстанoвками типу ЛО-15С з пoдальшoю пoштyчнoю ш-дачею лiсoматepiалiв на сopтyвання. Пpи вiдoмoмy змiннoмy oб,eмi кpyглих
• • • 3 * * *
лiсoматepiалiв Q^ =б0м , :rn,o надiйшли на сopтyвання пpoтягoм змши тpивалiс-тю Тзм i сepeдньoстатистичнoмy значeннi oб,eмy сopтимeнтy q =0,15 м3 кшь-
кiсть кpyглих лiсoматepiалiв n y штуках дopiвнюe 400 oдиниць.
Загальнo кiлькiсть кpyглих лiсoматepiалiв m, щo мoжyть бути o6po6-лeнi МОГЗ з вpахyванням peжимy poбoти мeханiзмy, пpoтягoм часу Тзм, знайдeмo з в^азу:
Т k
m = —, (V)
tс
де: ki - кoeфiцieнт, щo вpахoвye частку oднoгo iз peжимiв po6oto, y випадку сopтyвання сopтимeнтiв k1 =1,0; tc - сepeдня тpивалiсть часу сopтyвання л^-матepiалy.
Кшьюсть циклiв манiпyлятopа, щo мoжe бути peалiзoванe пpoтягoм змiни тpивалiстю б,25 абo 7,0 гoдин (нopмативний час po6oto poзкpяжyваль-нoï yстанoвки абo pyчнoгo мoтopнoгo iнстpyмeнта пpoтягoм змши [4]) ^и сepeдньoмy значeннi tc = 41 с, вiдпoвiдаe 549 i б15 oдиниць.
Обpoбка всьoгo oб,eмy кpyглих лiсoматepiалiв МОГЗ, пpoтягoм змiни тpивалiстю Тзм, шр надiйшли з poзкpяжyвання пpи юнуючш тeхнoлoгiï ^и-пускае викoнання такoï yмoви n < m.
Отже, кшьюсть цикшв манiпyлятopа, нeoбхiдних для пoштyчнoï o6-poбки всьoгo oб,eмy кpyглих лiсoматepiалiв, щo надхoдять на сopтyвання
92
Збiрник наyкoвo-тeхнiчних праць
протягом змiни, задовольняють yMOBi n < m. Також, очевидно, що при одно-часному виконанш шших перемiщувальних. операцiй наведена умова не ви-конуватиметься.
Коефщент продуктивностi, визначений за формулою (5) i (6) для ма-нiпулятора КМС-085.09.02 (виробник АТ "Ново-Краматорський машинобудi-вельний завод") при ^=0,15 м , V2=0,75 м i F3 =0,35 м становить Кп =0,08 для сортування i Кп =0,68 для штабелювання i вщвантаження лiсоматерiалiв, що вщображае неповне використання конструкцшно1 продуктивностi МОГЗ.
Висновки
Результати визначення коефщента продуктивностi вказують на необ-хiднiсть пошуку нових технолопчних i конструктивних рiшень у складi СШМ, що проектуеться, оскшьки коефщент продуктивностi не перевищуе 10 % на сортуванш i 70 % - на штабелюванш та вщвантаженш лiсоматерiалiв.
Виконанi розрахунки i проведений анашз показують, що застосування МОГЗ як технолопчного обладнання СШМ рекомендуеться в таких випад-
ках: 1) на операщях сортування круглих лiсоматерiалiв з невеликою кiлькiс-
3
тю сортиментних груп - при змшному об,емi до 60 м ; 2) штабелювання i вщ-
3
вантаження лiсоматерiалiв - при змiнному об,емi до 80 м ; 3) сортування,
3
штабелювання i вщвантаження лiсоматерiалiв - при змiнному об,емi до 40 м , тому що саме в цьому режимi коефщент режиму роботи k за рахунок збшь-шення об'ему роботи зросте на 40...60 %, що спричинить велике психолопч-не навантаження на оператора.
Отримаш результати дослiджень вказують на доцшьшсть використання МОГЗ на нижшх складах з малим i середшм вантажообiгом, а також на необхщшсть розробки принципово нових технолопчних схем головних пото-юв нижнiх складiв i удосконалювання систем керування маншулятора у СШМ з метою скорочення часу циклу.
Лгтература
1. Бакай Б.Я. Стан та перспектива розвитку нижшх склад1в Украши// Науковий вю-ник. - Льв1в: УкрДЛТУ, 1999, вип. 9.8. - С. 147-151.
2. Борисов М.В. Общая методология конструирования машин. - М. : Машиностроение, 1978. - 120 с.
3. Дудюк Д.Л., Загвойська Л.Д., Максим1в В.М., Сорока Л.Я. Елементи теори ав-томатичних лшш. - Кшв-Льв1в: 1ЗМН. - 1998. - 92 с.
4. Единые нормы выработки и расценки на лесозаготовительные работы: -М., 1989. - 80 с.
5. Справочник по промышленной робототехнике: В 2 кн. Кн. 2: Пер. с англ./Под ред. Ш. Нофа. - М.: Машиностроение, 1990. - 480 с.
6. Таубер Б.А. Грейферные механизмы. - М.: Машиностроение, 1985. - 272 с.
7. Турлай И.В. Ходосовский М.В. Манипулятор для лесоматериалов. - М.: Лесн. пром-сть. - 1985, № 7. - С. 22.
8. Федоренчик А.С., Ходосовский М.В., Турлай И.В. Манипуляторы на сортировке древесины: - М.: Лесн. пром-сть. - 1986, № 9. - С. 29-30.
9. Ходосовский М.В., Макушинский М.Б. Сортировка лесоматериалов манипуляторами: - М.: Лесн. пром-сть. - 1998, № 8. - С. 22.
